¿Cuál sería el estado de la sociedad sin semiconductores? [cerrado]

Probablemente querrá refinar su pregunta antes de responder. La cantidad de handwavium que tendrías que gastar es bastante intensa.

Considere que "semiconductor" es una red bastante amplia. Wikipedia tiene una buena lista de semiconductores . Probablemente eches de menos algunos de estos materiales en tu día a día:

• Silicio: constituye el 15% de la tierra y es bastante importante para hacer arena (dióxido de silicio). Espero que las vacaciones en la playa sean menos placenteras sin este material semiconductor.
• Diamond - sí, lo siento chicas. El diamante es un semiconductor, con una banda prohibida 5 veces mayor que la del silicio, y propiedades químicas y térmicas realmente buenas. Tendremos que encontrar algo más para estar para siempre en tu anillo.
• Azufre: para que nadie extrañe este compuesto apestoso, que es un semiconductor en sí mismo. Sin embargo, si puedo citar la página de wikipedia sobre el azufre , "el azufre es un componente esencial de todas las células vivas. Es el séptimo u octavo elemento más abundante en peso en el cuerpo humano, siendo tan común como el potasio y un poco más común". que el sodio o el cloro". Claramente la vida será diferente sin este compuesto

Entonces, retrocedamos e intentemos un enfoque diferente. Hagamos ondas manuales para que la física ya no tenga estos espacios de banda necesarios para los semiconductores. Desafortunadamente, esto hará que la pregunta no tenga respuesta. Cuando comienzas a jugar con las leyes de la física, se vuelve difícil predecir lo que sucederá. Es difícil reescribir algo como "cómo funcionan los electrones" sin efectos secundarios no deseados. El resultado final será un mundo que se parece al nuestro de la misma manera que la esquina inferior de esta imagen de un lémur cuando se reproduce a través de un altavoz usando modulación QAM se parece a este Ferarri de un millón de dólares ... es decir, uno no se parece al otro en El menos.

Entonces, tomemos un enfoque diferente. En lugar de tratar de acabar con los semiconductores, lo que creo que realmente está tratando de hacer es evitar que construyamos computadoras usándolos. Esta es una actividad manual. Tal vez simplemente no nos gusten los semiconductores, o tal vez haya un edicto religioso contra ellos. Tal vez cada semiconductor tenga un espíritu, y no queremos ofenderlo. Todo vale. Entonces, veamos qué podemos responder:

¿Qué habilidades comunicativas tendríamos o no tendríamos? ¿Radio? ¿TELEVISOR?

La radio existiría absolutamente . La radio era una tecnología bastante madura mucho antes de que aparecieran los semiconductores. Los tubos de vacío resultaron más que suficientes para la radio. La televisión también es anterior al transistor (que supongo que es el punto interesante en el tiempo para su búsqueda). Así que ambos podrían existir.

¿Inventaríamos las computadoras analógicas? ¿O simplemente no tenemos informática?

La computación digital es totalmente posible sin semiconductores, y la computación analógica es totalmente posible con semiconductores (lo hacemos en ASIC todo el tiempo). Probablemente habría un mayor enfoque en la computación de propósito especial porque no tendríamos la potencia para hacer muchas de las cosas genéricas que hacemos hoy. En consecuencia, esperaría ver más aspectos analógicos de las cosas, porque muchos de los problemas interesantes a resolver involucran componentes analógicos.

¿Qué tecnologías y ciencias han sido diferentes? ¿Habríamos aterrizado en la luna? ¿Seguiríamos estudiando criptografía e informática?

Casi seguro que no. Aterrizar en la luna fue una hazaña increíble, incluso con transistores y memoria central. Tratando de hacer eso con el gran peso de los tubos de vacío... simplemente no nos hubiéramos molestado. La criptografía seguiría existiendo, pero sería MUY diferente. La criptografía existía mucho antes de que los semiconductores se hicieran cargo, pero la fascinación moderna con cosas como la factorización prima y cosas por el estilo probablemente no ocurriría. Esperaría que la ciencia de la computación se desvaneciera, reemplazada por el arte de la computadora. Con más computadoras de propósito especial, administrarlas sería un arte, no una ciencia.

¿Cómo sería diferente la sociedad?

Diferente. Esta es realmente una pregunta demasiado amplia. Lo divertido de la sociedad es lo impredecible que es. Tratar de reescribir 50-60+ años y predecir exactamente dónde termina es prácticamente imposible. Tal vez no hubo la Segunda Guerra Mundial. Tal vez Alemania ganó la Segunda Guerra Mundial. Tal vez Steve Jobs plantó un huerto. Los futuros son literalmente ilimitados.

Todo lo puedes hacer con válvulas o microrelés. Pero, sin semiconductores no puedes hacer microprocesadores. La miniaturización no puede tener lugar, por lo que no verá dispositivos portátiles. Puede integrar y miniaturizar válvulas:

No podemos saber cuánto más se podrían miniaturizar o integrar las válvulas termoiónicas. Los transistores proporcionaron un camino más fácil y ese fue el que se siguió en su lugar.

Con esto en mente, puedes construir lo siguiente:

• Computadores digitales y analógicos.
• radios y televisiones.
• Teléfonos celulares limitados (transceptores de radio portátiles)
• Circuito analógico.

Debido a la menor confiabilidad de los circuitos con válvulas, no querrá hacer:

• Controles electrónicos del motor. (Puede controlar un motor con un circuito analógico con válvulas, pero las válvulas son demasiado sensibles a las vibraciones)
• Sistemas de soporte vital demasiado complejos.

Tú no puedes hacer :

• teléfonos inteligentes
• Computadoras personales.
• Compresión MPEG u otro algoritmo digital. Así que no hay televisores digitales.

• Cualquier cosa que dependa de la miniaturización.

• EDITAR -

Decidí editar mi publicación debido a que se publicaron muchas respuestas con ideas incorrectas:

Puede hacer computadoras con tubos de vacío (llamados válvulas en el Reino Unido). Las computadoras pueden ser bastante complejas. La única diferencia entre una computadora moderna y una computadora hecha con tubos de vacío es la escala. Los transistores se fabrican hoy en escala nanométrica, mientras que la válvula más pequeña podría fabricarse a escala milimétrica. Esto significa muchas cosas.

1 - La menor integración aumenta los retrasos en la ruta en unidades de cantidad. Esto significa que habrá un límite superior en la velocidad máxima de la computadora. Y este límite será mucho menor que el límite impuesto a los diseños actuales de silicio sobre zafiro. La integración significa que todos los dispositivos que componen un microprocesador están a micrómetros de distancia como máximo. 2 - El uso de una fuente de calor para hacer posible la emisión termoiónica significa que las válvulas tienen una huella térmica mucho mayor que los semiconductores. Esto significa que los diseños grandes presentarán un desafío de gestión térmica. 3 - Usan mucha más energía que los semiconductores.

Esto significa que las computadoras tenderán a centralizarse y usarse como una especie de utilidad, al igual que su teléfono, su agua y su electricidad. Lo que tendría en su casa sería probablemente una terminal tonta hecha de circuitos simples con válvulas. La multitarea en la computadora central significa que muchas personas pueden permanecer conectadas al mismo tiempo. Tal vez el ancho de banda generalmente más pequeño disponible imposibilite el desarrollo de aplicaciones gráficas. Etc. En otras palabras, las computadoras gravitarán en los diseños de la era del mainframe.

Sobre los módems, sí, puedes hacer módems con tubos de vacío. Lo que hay que entender de las válvulas de vacío es que tienen el comportamiento de un transistor cmos. PERO, operan a voltajes más altos y su tamaño es mucho más grande que el transistor CMOS habitual. Esto significa que cualquier cosa que se pueda hacer con transmisores CMOS podría ser posible usando válvulas de vacío, menos la miniaturización. Puede hacer módems ASK/FSK/PSK con tubos de vacío. Puedes hacer convertidores de analógico a digital. etc. Puede hacer sistemas de guía de precisión.

Por un lado, los misiles y el radar en el MiG-25 (y otros aviones de la época) estaban completamente basados ​​​​en tubos de vacío. Guiar un misil a través de un haz de radar es una guía de precisión (simplemente no disparar y olvidar, pero no es tan difícil construir misiles de guía activa guiados por radar con tubos de vacío).

Acerca de la televisión. La televisión en color analógica está diseñada en torno a la compatibilidad con versiones anteriores de la televisión BW analógica. Esto impuso ciertas limitaciones en la calidad de la señal. La información de color se transporta en una modulación de fase incrustada en la señal de luminancia del televisor BW original. Esto significa que se dividió un ancho de banda limitado entre dos señales. La luminancia obtiene la mayor parte del ancho de banda. Pero, dado que no había transistores disponibles y la gente quería un estándar de TV de mayor resolución, puede aumentar la resolución aumentando el ancho de banda disponible. Esto significa que los canales de televisión en color generalmente de 6 MHz utilizados en la televisión NTSC analógica pueden ampliarse a 12 MHz o más para incluir una portadora de color separada. Esto por sí solo puede aumentar la resolución percibida de los televisores en color. Eso no es imposible, no era económico en el momento en que se crearon los estándares de televisión en color.

Con respecto a los satélites, la mayoría de los satélites funcionan como repetidores tontos. La electrónica dentro de los satélites es premium. El espacio está limitado por las necesidades de gestión térmica y el costo general de lanzamiento que es proporcional al peso. Estar a 300 km sobre el suelo o más significa que la reparación en el sitio es imposible o bastante costosa (ver telescopio espacial Hubble). Esto significa que la electrónica dentro de los satélites está vacía, lo suficiente como para repetir las señales. Puede incluir sistemas de formación de haces en los satélites para aumentar el ancho de banda disponible empleando multiplexación espacial, y los algoritmos involucrados en dicha formación de haces podrían muy bien estar más allá de las capacidades del tubo de vacío, pero los satélites sin formación de haces pueden ser y siguen siendo útiles. Entonces, con válvulas miniaturizadas o no, aún puede construir satélites. A side not se trata de una computadora capaz de guiar las misiones apolo. Sí, se puede hacer. Por lo general, si no puede tratar algún problema digitalmente, puede hacerlo en una computadora analógica. Entonces, siempre que pueda miniaturizar válvulas a una escala de 30 mm, puede construir una pequeña computadora capaz de integrar velocidades y otras variables necesarias para viajar por el espacio. Puede emitir un par de haces de ondas de radio ajustados hacia la luna, puede navegar en la era de la Segunda Guerra Mundial con ayudas de navegación por radio. Es posible que se sorprenda de lo que se puede lograr con la tecnología de tubos de vacío. Quizás te interese la batalla de rayos que ocurrió en la Segunda Guerra Mundial. Collossus y otras computadoras de la época podrían proporcionar una pista de cómo evolucionarían las computadoras si los tubos de vacío fueran la única opción. muy bien puede construir una pequeña computadora capaz de integrar velocidades y otras variables necesarias para viajar por el espacio. Puede emitir un par de haces de ondas de radio ajustados hacia la luna, puede navegar en la era de la Segunda Guerra Mundial con ayudas de navegación por radio. Es posible que se sorprenda de lo que se puede lograr con la tecnología de tubos de vacío. Quizás te interese la batalla de rayos que ocurrió en la Segunda Guerra Mundial. Collossus y otras computadoras de la época podrían proporcionar una pista de cómo evolucionarían las computadoras si los tubos de vacío fueran la única opción. muy bien puede construir una pequeña computadora capaz de integrar velocidades y otras variables necesarias para viajar por el espacio. Puede emitir un par de haces de ondas de radio ajustados hacia la luna, puede navegar en la era de la Segunda Guerra Mundial con ayudas de navegación por radio. Es posible que se sorprenda de lo que se puede lograr con la tecnología de tubos de vacío. Quizás te interese la batalla de rayos que ocurrió en la Segunda Guerra Mundial. Collossus y otras computadoras de la época podrían proporcionar una pista de cómo evolucionarían las computadoras si los tubos de vacío fueran la única opción. Quizás te interese la batalla de rayos que ocurrió en la Segunda Guerra Mundial. Collossus y otras computadoras de la época podrían proporcionar una pista de cómo evolucionarían las computadoras si los tubos de vacío fueran la única opción. Quizás te interese la batalla de rayos que ocurrió en la Segunda Guerra Mundial. Collossus y otras computadoras de la época podrían proporcionar una pista de cómo evolucionarían las computadoras si los tubos de vacío fueran la única opción.

El desarrollo tecnológico se retrasaría en cierta medida. Cuánto exactamente es difícil de predecir.

Se descubrirían métodos alternativos. Los tubos de vacío miniaturizados serían el primer desarrollo, quizás seguidos por los circuitos integrados de tubos de vacío.

Eventualmente descubriríamos una manera de hacer dispositivos similares a transistores sin semiconductores. Por ejemplo , se pueden utilizar nanotubos de carbono y también se están desarrollando transistores ópticos .

Podría terminar miniturizando los tubos de vacío al tamaño de granos de arena. Eso podría evolucionar hacia una tecnología para interruptores que no sea de "vacío", pero que aún se base en electrones balísticos o medios no lineales, esa no es la forma en que funcionan los semiconductores. Ionización clásica, efecto Hall, cuentas magnéticas reconfigurando vías conductoras...

Los semiconductores nos permiten trabajar en la escala de los átomos, limitados por la S/N de los efectos cuánticos. Las otras cosas no serían tan pequeñas en escala, pero serían órdenes de magnitud más pequeñas y más confiables que los viejos tubos de vacío.

La memoria del núcleo no depende de los semiconductores y he visto un módulo que contenía filas de tubos además de las pantallas de los núcleos de ferrita. Una pequeña cantidad de tubos para amplificación de señal y puertas lógicas simples, pero unas pocas docenas de tubos dan servicio a miles de núcleos. ¿Qué pasaría si los núcleos estuvieran cableados de una manera más elegante para implementar la lógica, como un autómata celular (más tarde: ¡he visto esto en youtube! La lógica del núcleo en realidad es anterior a su uso como memoria!)? El punto es que otra tecnología podría evolucionar para hacer cálculos que todavía usan solo unos pocos tubos como soporte.

Los radares de radio, televisión y microondas se desarrollaron e implementaron con tubos de vacío antes que los transistores. Así que definitivamente tendríamos estas cosas.

Eliminar los semiconductores eliminaría una fuerza impulsora económica muy poderosa del desarrollo de la electrónica: la Ley de Moore https://www.cs.utexas.edu/~fussell/courses/cs352h/papers/moore.pdf

Gordon Moore era un químico físico que trabajaba como ingeniero de procesos. Su artículo señaló que era posible "construir" transistores en una oblea que tuviera la mitad de ancho. Esto se traduce en cuatro veces más transistores en un área cuadrada. También dijo que este tipo de mejora de procesos podría repetirse con una duplicación cada dos años. Más tarde modificó esto a 36 meses. Pero el hecho es que nunca ha habido ningún esfuerzo previo en la historia de la humanidad en el que haya habido un período equivalente de 50 años de mejora del rendimiento. No hay forma posible de que los efectos físicos como los tubos de vacío puedan ofrecer los costos reducidos y el rendimiento mejorado que tuvo la cocina del libro de cocina de la física del estado sólido de la mecánica cuántica. Así que probablemente, todavía estaríamos en muchos aspectos, tan expertos técnicamente como lo éramos al final de la Guerra de Corea. Y sin duda no hay internet, ya que no habría habido los desarrollos que hicieron la transición de la red DARPA a la red ARPA y luego a Internet sin estado sólido.

El sistema telefónico se habría mantenido analógico y no existirían satélites de comunicación, por lo que la comunicación intercontinental se limitaría a los cables. Entonces, en lugar de millones de "líneas telefónicas" transatlánticas, estaría atrapado en miles. Di adiós a la globalización.

Olvídese de los módems, por lo que no hay forma de que las computadoras se comuniquen a distancia.

Dado que sin computadoras pequeñas, los misiles balísticos no serían muy precisos (piense en V-2), probablemente no tendría submarinos de misiles balísticos (necesitan una muy buena posición fija para ser precisos de alguna manera y olvidarse del sistema de navegación inercial que usa tubos) y pocos submarinos de ciudad. -cohetes balísticos asesinos, por lo que su principal sistema de entrega de armas nucleares serían aviones (B-52 sin la mejor aviónica). Además, no tiene buenos sistemas de alerta temprana (ni satélites ni computadora SAGE , aunque probablemente podría obtener un Whirlwind mejor ).

Esto probablemente te da una guerra fría bastante diferente.